操作系统原理课件OS--第四章.ppt

第四章设备管理

(DevicesManagement)设备管理是指计算机系统对除CPU和内存以外的所有输入、输出设备的管理。设备管理不但要管理实际I/O操作的设备（如磁盘机、打印机），还要管理诸如设备控制器、DMA控制器、中断控制器、I/O处理机（通道）等支持设备。如何有效而又方便地管理好种类繁多的设备是设备管理的重要任务。教学要求了解设备的分类，熟悉设备管理的目标和功能。熟悉程序I/O方式、中断方式、DMA方式和通道方式四种I/O的控制方式；掌握通道的概念，熟悉通道类型。熟悉缓冲的概念，熟悉单缓冲、双缓冲和多缓冲和缓冲池工作原理，了解UNIX系统的缓冲技术。熟悉I／O系统的目标---设备独立性的概念；熟悉I／O软件分层结构的概念；了解UNIX设备驱动程序结构；了解中断方式I/O处理过程；掌握SPOOLing技术概念和SPOOLing系统的组成。了解设备分配的策略；熟悉独享设备分配中数据结构。了解磁盘结构、数据组织和磁盘的访问时间等磁盘性能，熟悉磁盘调度算法；了解独立磁盘冗余阵列（RAID）技术。目录4．1设备管理的概述4．1．1设备的分类4．1．2设备控制器4．1．3I设备管理的目标和功能4．2I/O控制方式4．2．1程序I/O方式4．2．2中断控制方式4．2．3DMA控制方式4．2．4I/O通道控制方式4．3缓冲技术4．3．1缓冲的引入4．3．2缓冲的类型4．3．3UNIX系统的缓冲技术目录-14．4I/O系统软件4．4．1I／O系统的目标---设备独立性4．4．2I／O软件分层结构4．4．3UNIX设备驱动程序结构4．4．4中断方式I/O处理4．4．5用户空间的软件I/O――SPOOLing系统4．5设备的分配4．5．1设备分配的策略4．5．2独享设备的分配程序目录-24．6磁盘I/O4．6．1磁盘结构4．6．2数据的组织4．6．3磁盘的访问时间4．6．4磁盘（移臂）调度算法4．6．5独立磁盘冗余阵列（RAID）技术4．7Windows2000I/O系统4.7.1Windows2000I/O系统结构4.7.2Windows2000延迟过程调用（DPC）4.7.3Windows2000注册表4.7.4Windows2000I/O系统数据结构4.7.5Windows2000设备驱动程序目录-34．8实验和习题4．8．1注册表编辑器（REGEDT32.EXE/REGEDIT.EXE）的使用4．8．2U盘安装实例4．8．3磁盘I/OAPI函数应用4．8．4选择题4．8．5问答题4．1设备管理的概述4．1．1设备的分类I/O设备的种类繁多，从OS观点来看，其重要的性能指标有：数据传输速率、数据的传输单位、设备的共享属性等。1．按传输速率分类低速设备：指传输速率为每秒钟几个字节到数百个字节的设备。典型的设备有键盘、鼠标、语音的输入等；中速设备：指传输速率在每秒钟数千个字节至数十千个字节的设备。典型的设备有行式打印机、激光打印机等；高速设备：指传输速率在数百千个字节至数兆字节的设备。典型的设备有磁带机、磁盘机、光盘机等。2．按信息交换的单位分类块设备（BlockDevice）：指以数据块为单位来组织和传送数据信息的设备。这类设备用于存储信息，有磁盘和磁带等。它属于有结构设备。典型的块设备是磁盘，每个盘块的大小为512B～4KB，磁盘设备的基本特征是：①传输速率较高，通常每秒钟为几兆位；②它是可寻址的，即可随机地读/写任意一块；③磁盘设备的I/O采用DMA方式。字符设备（CharacterDevice）：指以单个字符为单位来传送数据信息的设备。这类设备一般用于数据的输入和输出，有交互式终端、打印机等。它属于无结构设备。字符设备的基本特征是：①传输速率较低；②不可寻址，即不能指定输入时的源地址或输出时的目标地址；③字符设备的I／O常采用中断驱动方式。3．按资源分配的角度分类独占设备：指在一段时间内只允许一个用户（进程）访问的设备，大多数低速的I/O设备，如用户终端、打印机等属于这类设备。因为独占设备属于临界资源，所以多个并发进程必须互斥地进行访问。共享设备：指在一段时间内允许多个进程同时访问的设备。显然，共享设备必须是可寻址的和可随机访问的设备。典型的共享设备是磁盘。共享设备不仅可以获得良好的设备利用率，而且是实现文件系统和数据库系统的物质基础。虚拟设备：指通过虚拟技术将一台独占设备变换为若干台供多个用户（进程）共享的逻辑设备。一般可以利用假脱机技术（SPOOLing技术